4.1化学反应工程基础（总）.PPT

第四章 聚合反应工程 4.1化学反应工程基础 4.1.1均相反应动力学 4.1.2理想流动和理想反应器的设计 4.1.3连续流动反应器的停留时间分布 4.1.4流动模型 4.1.5返混对化学反应的影响 4.1.6混合态对化学反应的影响 化学反应过程是一门研究化学反应的工程问题的科学。 研究对象——以工业规模进行的化学反应过程； 研究目的——实现工业反应过程的优化。 化学反应工程的研究目标 化学反应工程工作者的任务 绪论——化学反应工程 化学反应的形式 化学反应的形式 4.1.1均相化学反应动力学 均相反应动力学 特点： 反应过程中，反应物和生成物的量发生变化，反应速率是指某一瞬间的瞬时反应速率，表示方法随场所的不同而不同。 动力学方程的等温积分 4.1.2 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 较为接近的理想反应器模型 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 间歇不同反应级数的反应结果： 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 平推流反应器反应结果： 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 例：在一容积为2.5M3的间歇搅拌釜中进行均相反应A＋B→P，反应维持在75℃等温操作，实验测定反应速率为：(-rA=kCACB ) (kmol/l*s), k =2.5 (l/kmol*s)。当反应物A和B的初始浓度均为CA0 =CB0 = 6（mol/l）,A的转化率为XA =0.9时，该间歇搅拌釜每批可处理反应物A 为 7.536 kmol，每批操作的辅助时间为6 min。今若把反应移到一个管内径为100 mm 的理想管式反应器中进行，假定仍维持在75℃等温操作，且处理量与所要求达到的转化率不变，求所需管式反应器的长度？ 理想流动和理想反应器的设计 答：由于： 所以： 在间歇反应釜中进行所需反应时间： 此反应时间应等于理想管式反应器中的停留时间。 在间歇反应釜中进行所需操作周期： 进料流量： 理想管式反应器有效体积： 理想管式反应器所需的长度： 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 CSTR不同反应级数的结果 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 不同级数时PFR和CSTR的反应体积比较 多级串联理想混合反应器 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 理想流动和理想反应器的设计 复合反应对反应器的型式和操作的要求： 理想流动和理想反应器的设计 4.1.3连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 停留时间分布测定的两种方法： 连续流动反应器的停留时间分布 （1）阶跃示踪法 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 （2）脉冲示踪法 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 由于停留时间分布密度函数E（t）对单个流体微元来讲，就是随机变量——停留时间的概率密度函数，因此也可用这些函数的特征值作为随机变量的比较基准来进行定量比铰，而无需对分布曲线本身进行比较。 随机变量的特征值中最重要的有二个： 数学期望——随机变量的分布中心； 方差——随机变量对中心的离散程度。 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 连续流动反应器的停留时间分布 4.1.4流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 流动模型 2.轴向扩散模型 流动模型--